Строительство на сильносжимаемых грунтах

Сильносжимаемые грунты – это грунты, которые имеют большое значение неравномерной сжимаемости, которые очень сложно предугадать. Основные признаки сильносжимаемых грунтов:

• высокая степень влажности с показателем – Sr > 0,8;
• большое значение сжимаемости – E ≤ 5 МПа;
• медленное развитие осадок во времени;
• возможное изменение во времени прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик грунта.

Сильносжимаемыми считаются такие грунты:

• водонасыщенные супеси (при е > 0,7);
• суглинки (при е > 0,9);
• супесчаные грунты (е > 0,9);
• суглинистые грунты (е > 1,0);
• глинистые грунты со слабоуплотненной структурой (е >1,5);
• органические илы;
• ленточные глины (тонкослоистые);
• заторфованные грунты;
• торфы;
• насыпные грунты
• рыхлые пески;
• лессовые и лессовидные грунты.

Насыпные грунты – получаются путем отсыпки грунта при рытье котлованов, траншей. Данные грунты имеют большое значение пористости. Насыпные грунты способны со временем уплотняться под собственным весом и под действием периодического увлажнения атмосферными осадками.

К насыпным грунтам также относятся:

• шлаки и золы промышленности;
• строительный мусор;
• бытовые отходы.

Насыпные грунты в зависимости от давности отсыпки разделяются на:

• слежавшиеся насыпные грунты (которые уже самоуплотнились);
• неслежавшиеся насыпные грунты.

В зависимости от основного вида насыпного грунта длительность самоуплотнение составляет:

• 2…5 лет – песчаные грунты;
• 5…10 лет и более – глинистые грунты;
• 2…15 лет – насыпные грунты от различных отходов производства.

Сильносжимаемые грунты начинают сжиматься лишь в основном из-за воздействия нагрузки (давления), которое намного превышает его структурную прочность. Поэтому при проектировании следует этот фактор учитывать. На фото 1 приведены возникновения усилий в конструкциях вследствие неравномерной осадки сильносжимаемых грунтов.

Особенности устройства фундаментов на сильносжимаемых грунтах. Основные способы

Иногда приходится строиться в не очень благоприятных условиях на сильносжимаемых грунтах. В основном сильносжимаемые грунты не пригодны в качестве основания под здания. Однако, после проведения определенных мероприятий данные грунты можно использовать для возведения частных малоэтажных домов. Если по предварительным заключениям сделан вывод, что грунты на участке будущего строительства являются сильносжимаемые, тогда следует в обязательном порядке выполнить инженерно-геологические изыскания. Инженерно-геологические исследования позволят получить данные, необходимые для расчета нужного фундамента здания.

На сильносжимаемых грунтах применяют следующие способы усиления и устройства фундаментов зданий:

• устройство свайного фундамента;
• устройство плавающих фундаментов (вес извлеченного сильносжимаемого грунта под подошвой фундамента должен ровняться весу здания);
• устройство плитного фундамента после предварительного укрепления основания (грунтов);
• устройство монолитных поясов в фундаменте и стенах здания (для увеличения прочности здания и возможности воспринимать большие изгибающие и прогибающие усилия);
• устройство расширений в нижней части фундамента (не всегда эффективно);
• проектирование зданий одинаковой высоты с равномерной нагрузкой на основание;
• устройство зданий чуть выше проектного положения, с учетом со временем осадки грунта (его уплотнения);
• устройство осадочных швов в здании.

В основном на сильносжимаемых грунтах для больших зданий (2…3 этажа и выше) проектируют свайный фундамент с обычными сваями и с висячими сваями в особо сложных условиях. При этом учитывают возможные большие величины осадок грунта. Данный тип фундамента имеет высокую стоимость, но в таких условиях, при большом пласте сильносжимаемых грунтов (30…50 м) его устройство оправдано.

При использовании свайного фундамента за основу несущей способности фундамента принимают значение сопротивление грунта по боковой поверхности свай.

В процессе забивания свай в сильносжимаемые грунты, зона грунта вокруг сваи только незначительно сжимается.

Со временем (примерно через 1…2 мес. после выполнения свайных работ) несущая способность свай может существенно увеличиться, примерно в 6…10 раз, за счет засасывания свай в грунт и увеличения сил трения грунта о боковую поверхность свай.

Для увеличения несущей способности сильносжимаемых грунтов проводят следующие мероприятия:

• укрепление грунта с помощью нагнетания жидкого стекла в его структуру;
• уплотнение грунта с помощью механических действий;
• устройство песчаной подушки;
• уплотнение грунта с помощью фильтрующей пригрузки в комплексе или отдельно с вертикальными песчаными дренами (или специальными заводскими), фото 2. Нагрузка от фильтрующей пригрузки должна быть на 10% больше расчетной нагрузки, оказываемой от здания на подошву (основание) фундамента. Вместо дрен позволяется применять сваи или пустотелые металлические трубы, внутрь которых засыпают песок (после установки на их место).

Особенности устройства фундаментов на сильносжимаемых грунтах. Основные способы

Иногда приходится строиться в не очень благоприятных условиях на сильносжимаемых грунтах. В основном сильносжимаемые грунты не пригодны в качестве основания под здания. Однако, после проведения определенных мероприятий данные грунты можно использовать для возведения частных малоэтажных домов. Если по предварительным заключениям сделан вывод, что грунты на участке будущего строительства являются сильносжимаемые, тогда следует в обязательном порядке выполнить инженерно-геологические изыскания. Инженерно-геологические исследования позволят получить данные, необходимые для расчета нужного фундамента здания.

На сильносжимаемых грунтах применяют следующие способы усиления и устройства фундаментов зданий:

• устройство свайного фундамента;
• устройство плавающих фундаментов (вес извлеченного сильносжимаемого грунта под подошвой фундамента должен ровняться весу здания);
• устройство плитного фундамента после предварительного укрепления основания (грунтов);
• устройство монолитных поясов в фундаменте и стенах здания (для увеличения прочности здания и возможности воспринимать большие изгибающие и прогибающие усилия);
• устройство расширений в нижней части фундамента (не всегда эффективно);
• проектирование зданий одинаковой высоты с равномерной нагрузкой на основание;
• устройство зданий чуть выше проектного положения, с учетом со временем осадки грунта (его уплотнения);
• устройство осадочных швов в здании.

В основном на сильносжимаемых грунтах для больших зданий (2…3 этажа и выше) проектируют свайный фундамент с обычными сваями и с висячими сваями в особо сложных условиях. При этом учитывают возможные большие величины осадок грунта. Данный тип фундамента имеет высокую стоимость, но в таких условиях, при большом пласте сильносжимаемых грунтов (30…50 м) его устройство оправдано.

При использовании свайного фундамента за основу несущей способности фундамента принимают значение сопротивление грунта по боковой поверхности свай.

В процессе забивания свай в сильносжимаемые грунты, зона грунта вокруг сваи только незначительно сжимается.

Со временем (примерно через 1…2 мес. после выполнения свайных работ) несущая способность свай может существенно увеличиться, примерно в 6…10 раз, за счет засасывания свай в грунт и увеличения сил трения грунта о боковую поверхность свай.

Для увеличения несущей способности сильносжимаемых грунтов проводят следующие мероприятия:

• укрепление грунта с помощью нагнетания жидкого стекла в его структуру;
• уплотнение грунта с помощью механических действий;
• устройство песчаной подушки;
• уплотнение грунта с помощью фильтрующей пригрузки в комплексе или отдельно с вертикальными песчаными дренами (или специальными заводскими), фото 2. Нагрузка от фильтрующей пригрузки должна быть на 10% больше расчетной нагрузки, оказываемой от здания на подошву (основание) фундамента. Вместо дрен позволяется применять сваи или пустотелые металлические трубы, внутрь которых засыпают песок (после установки на их место).

Устройство песчаной подушки позволяет снизить нагрузку на основание от дома и равномерно распределить ее на большую площадь. Для этого необходимо вырезать слой сильносжимаемого грунта и заменить на песчаную подушку. Песчаная подушка позволяет уменьшить глубину заложения фундамента.

Вывод:

При проектировании на сильносжимаемых грунтах проектировщики уменьшают по максимуму давление на основание за счет применения фундаментов с большой площадью опирания, что позволяет уменьшить неравномерность осадок и перераспределить усилия в элементах здания, фото 3. К таким фундаментам можно отнести:

• сплошные плитные фундаменты;
• сплошные коробчатые;
• монолитные ленточные.

Автор публикации – эксперт GIDproekt

Конев Александр Анатольевич

Исмагилов Андрей Олегович